[发明专利]利用AFM摩擦力映射的石墨烯区域测量系统及其方法

权利要求书

1.一种利用AFM摩擦力映射的石墨烯区域测量系统，其为使用AFM显微镜的石墨烯区域测量系统，其特征在于，包括：

测量部（100），所述测量部利用设定为高度测量模式（Topography Mode）和摩擦力模式（Friction Mode）的AFM显微镜测量石墨烯样品（12）；

输出部（200），所述输出部输出测量的石墨烯样品（12）的区域，输出所述石墨烯样品（12）的摩擦力映射图像，接收用户的输入信号，从而输出关于横切所述摩擦力映射图像而获得的特定部分的摩擦力曲线图；

分析部（300），所述分析部利用所述摩擦力曲线图分析所述AFM针尖（11）的行进方向和所述石墨烯的褶皱方向的关系；以及

判断部（400），所述判断部利用所述分析部（300）中分析的信息，通过所述摩擦力映射图像判断石墨烯的褶皱方向。

2.如权利要求1所述的利用AFM摩擦力映射的石墨烯区域测量系统，其特征在于，所述测量部（100）将石墨烯样品（12）以固定角度最少分5次旋转的同时进行测量，使得从最初测量位置到最终测量位置的旋转角为180°以上。

3.如权利要求1所述的利用AFM摩擦力映射的石墨烯区域测量系统，其特征在于，所述输出部（200）将对比（contrast）范围调整为最小范围以匹配石墨烯样品（12）周边，输出表示各区域间对比的明暗差的摩擦力映射图像。

4.一种利用AFM摩擦力映射的石墨烯区域测量方法，其为使用AFM显微镜的石墨烯区域测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

A）测量部（100）使用设定为摩擦力模式（Friction Mode）的AFM显微镜测量石墨烯样品（12）；

B）输出部（200）输出摩擦力映射图像，将对比（contrast）范围调整为最小范围以匹配石墨烯样品（12）周边；

C）所述输出部（200）输出关于横切所述摩擦力映射图像而获得的特定部分的摩擦力曲线图；

D）分析部（300）利用所述摩擦力曲线图分析所述AFM针尖（11）的行进方向和所述石墨烯的褶皱方向的关系；以及

E）判断部（400）利用在所述步骤D）中分析出的信息，通过在所述步骤S20中输出的所述摩擦力映射图像，利用各区域间对比的明暗差，判断石墨烯的褶皱方向。

5.如权利要求4所述的利用AFM摩擦力映射的石墨烯区域测量方法，其特征在于，所述步骤A）包括以下步骤：

A-1）将所述测量部（100）设定为摩擦力模式（Friction Mode）；以及

A-2）所述测量部（100）将石墨烯样品（12）以固定角度最少分5次进行旋转的同时进行测量，使从最初测量位置到最终测量位置的旋转角为180°以上。

6.如权利要求4所述的利用AFM摩擦力映射的石墨烯区域测量方法，其特征在于，所述步骤D）包括以下步骤：

D-1）所述分析部（300）利用通过所述步骤C）输出的摩擦力曲线图，以基板（SiO₂）的摩擦力信号为基准计算同各区域的摩擦力信号的比率；

D-2）所述分析部（300）以X轴为所述石墨烯的旋转角，以计算出的摩擦力的比率为Y轴，通过在相应的位置分别进行绘制（plotting），计算出非连续的曲线；

D-3）所述分析部（300）连接从所述步骤D-2）计算出的非连续的曲线，计算具有180°周期的正弦形状的连续曲线；以及

D-4）所述分析部（300）利用在所述步骤D-3）中计算的连续曲线的周期性，分析所述AFM针尖（11）的行进方向和所述石墨烯的褶皱方向的关系。

7.如权利要求4所述的利用AFM摩擦力映射的石墨烯区域测量方法，其特征在于，所述步骤E）包括以下步骤：

E-1）所述判断部（400）将所述步骤B）中输出的所述摩擦力映射图像（a）中的最亮的区域的褶皱方向判断为与AFM针尖（11）的行进方向一致的方向；

E-2）所述判断部（400）将所述步骤B）中输出的所述摩擦力映射图像中的最暗的区域的褶皱方向判断为与AFM针尖（11）的行进方向垂直的方向；以及

E-3）所述判断部（400）利用所述步骤E-1）及步骤E-2）的明暗差和褶皱方向，对从所述步骤B）输出的所述摩擦力映射图像的区域的明暗差进行对比，判断各区域的褶皱方向。